一种用于小平台的矢量声压组合垂直阵性能研究

1

作者 刘亚东 方尔正 霍中皓 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期521-528,共8页

针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并... 针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并对组合垂直阵的频率特性进行分析。理论研究结果表明:该阵列不仅能够为垂直阵增添水平方位估计能力,而且可以通过三维空间内增益的转化将垂直阵在俯仰方向上的增益转化为水平方向上的增益。通过增益转化,N元组合垂直阵在水平方向上可获得5lg N的增益;平均声强器算法充分弱化了组合垂直阵对信号频率的要求,使其在f_(0)~2f_(0)内可以获得足够大的水平增益。海试的试验结果验证了本文理论的正确性。 展开更多

关键词 小平台声呐 组合垂直阵 矢量水听器 声压水听器 被动探测 增益转化 方位估计 平均声强器

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垂直阵简正波分解迭代算法的性能分析

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作者 郭圣明 马力 《声学技术》 CSCD 1999年第A11期63-64,共2页

关键词 简正波 分解迭代算法 声场 垂直阵

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基于广义回归神经网络的强干扰下垂直阵目标距离估计方法 被引量：7

3

作者 姚琦海 汪勇 +1 位作者 黎佳艺 杨益新 《应用声学》 CSCD 北大核心 2021年第5期723-730,共8页

以声压场采样协方差矩阵为特征,基于广义回归神经网络研究在强干扰下的水下声源测距问题,该文提出了优化扩展因子的方法以提高神经网络估计性能。使用仅有一个网络参数的广义回归神经网络,使用SWellEX-96实验S59航次的垂直阵数据,比较... 以声压场采样协方差矩阵为特征,基于广义回归神经网络研究在强干扰下的水下声源测距问题,该文提出了优化扩展因子的方法以提高神经网络估计性能。使用仅有一个网络参数的广义回归神经网络,使用SWellEX-96实验S59航次的垂直阵数据,比较了以传统匹配场处理为代表的模型驱动方法和以卷积神经网络、广义回归神经网络为代表的数据驱动方法在强干扰下的水下目标距离估计性能。结果表明,基于优化扩展因子的广义回归神经网络在强干扰下可以有效实现距离估计。 展开更多

关键词 距离估计 强干扰 垂直阵 广义回归神经网络

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基于RPCA的小孔径垂直阵辐射噪声测量方法 被引量：2

4

作者 蒋国庆 孙超 +1 位作者 刘雄厚 蒋光禹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1493-1499,共7页

测量辐射噪声时,小孔径垂直阵由于阵增益小,低信噪比时辐射噪声测量的性能较差。针对这一问题,本文提出一种低信噪比下基于稳健主成分分析的小孔径垂直阵辐射噪声测量方法。当阵元接收的环境噪声以非相关噪声为主时,本方法通过稳健主成... 测量辐射噪声时,小孔径垂直阵由于阵增益小,低信噪比时辐射噪声测量的性能较差。针对这一问题,本文提出一种低信噪比下基于稳健主成分分析的小孔径垂直阵辐射噪声测量方法。当阵元接收的环境噪声以非相关噪声为主时,本方法通过稳健主成分分析将数据协方差矩阵分解成低秩的信号协方差矩阵和稀疏的噪声协方差矩阵,再通过信号协方差矩阵计算辐射信号的声源级,降低了环境噪声的影响。数值仿真结果表明:当快拍数足够大时,稳健主成分分析方法可以完全消除非相关噪声分量,而即使快拍数较少,使用稳健主成分分析方法也能消除部分环境噪声,因此使用稳健主成分分析的辐射噪声测量方法比直接进行测量性能更好。 展开更多

关键词 舰船辐射噪声 噪声级测量 稳健主成分分析 低信噪比 噪声消除 小孔径阵 垂直阵

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基于迁移学习的小样本垂直阵目标距离估计方法 被引量：1

5

作者 姚琦海 汪勇 杨益新 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期761-769,共9页

针对仅有少量水声数据海域的目标距离估计问题,本文以声场复声压的实部和虚部为特征,构建迁移学习模型,在利用卷积神经网络对预选海域大量水声数据进行预训练的基础上,对探测海域小样本水声数据进行再训练,从而实现小样本水声数据下的... 针对仅有少量水声数据海域的目标距离估计问题,本文以声场复声压的实部和虚部为特征,构建迁移学习模型,在利用卷积神经网络对预选海域大量水声数据进行预训练的基础上,对探测海域小样本水声数据进行再训练,从而实现小样本水声数据下的水下声源距离估计。利用SWellEX-96实验无强干扰的S5航次数据和有强干扰的S59航次数据进行了方法的验证,对实验中的浅源和深源实现距离估计,对比了匹配场处理、传统卷积神经网络和迁移学习3种方法的水下目标声源距离估计性能。实验结果表明:基于卷积神经网络的迁移学习模型在无强干扰和有强干扰2种环境中均可有效实现距离估计,且估计性能明显优于传统卷积神经网络和匹配场处理方法。 展开更多

关键词 迁移学习 小样本 垂直阵 距离估计 强干扰 卷积神经网络 SWellEX-96实验 匹配场处理

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利用M序列码信号的相位信息作垂直阵的倾斜修正

6

作者 包玖红 陈庚 《声学技术》 CSCD 1999年第A11期61-62,共2页

关键词 水声测量 垂直阵修正 M序列码 水声信号

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定常流作用下垂直阵线形预报及测量 被引量：3

7

作者 王树涛 安天思 《舰船科学技术》 2009年第10期47-49,共3页

在工程应用中,通常采用悬挂重物的方式减少垂直阵因水流作用所产生的偏角。本文建立了垂直阵的阵形预报模型,采用微元分解及循环迭代的计算方法对长垂直阵在水流作用下的形变作出预报。另外还设计了一套用于现场监测阵形的声学方法,并... 在工程应用中,通常采用悬挂重物的方式减少垂直阵因水流作用所产生的偏角。本文建立了垂直阵的阵形预报模型,采用微元分解及循环迭代的计算方法对长垂直阵在水流作用下的形变作出预报。另外还设计了一套用于现场监测阵形的声学方法,并在实测中采用该方法对预报模型进行了验证。结果表明预报模型是准确的,可以在实际的测试中应用,并指导阵形设计和工程布放。 展开更多

关键词 垂直阵 阵形预报 阵形监测 微元分解

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海流影响下垂直阵阵形估计研究 被引量：3

8

作者 张志辉 夏春艳 《舰船科学技术》 2011年第10期21-24,共4页

在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益。本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线。采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利... 在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益。本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线。采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利用多项式拟合的方法对垂直阵水下阵形进行了修正,阵形的修正精度可以达到10-2米级,满足了系统的测试要求。 展开更多

关键词 垂直阵 微元分解 多项式拟合

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基于有限元分析的垂直阵阵形预报 被引量：1

9

作者 宋媚婷 侯朋 夏春艳 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第3期72-76,共5页

针对上端固定、下端悬挂配重的垂直阵系统,利用有限元分析软件建立阵形预报模型,阐述建模中单元的选取和载荷的施加过程。利用该模型分别对定常流和复杂流作用下垂直阵的阵形进行预报,并讨论配重对阵形的影响,给出合理配重方案。本文提... 针对上端固定、下端悬挂配重的垂直阵系统,利用有限元分析软件建立阵形预报模型,阐述建模中单元的选取和载荷的施加过程。利用该模型分别对定常流和复杂流作用下垂直阵的阵形进行预报,并讨论配重对阵形的影响,给出合理配重方案。本文提出的方法具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 垂直阵 阵形预报 有限元分析 ANSYS软件

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基于FFNN的垂直阵被动定位技术研究 被引量：1

10

作者 张巧力 刘福臣 《声学与电子工程》 2020年第1期32-36,共5页

以声压场采样协方差矩阵为特征,对基于单隐藏层的前馈神经网络(Feedforward Neural Network,FFNN)求解垂直阵水下声源测距问题,提出了新的采样协方差矩阵实向量化以满足网络输入的要求。文章利用Keras库搭建了单隐藏层的FFNN,使用SWell ... 以声压场采样协方差矩阵为特征,对基于单隐藏层的前馈神经网络(Feedforward Neural Network,FFNN)求解垂直阵水下声源测距问题,提出了新的采样协方差矩阵实向量化以满足网络输入的要求。文章利用Keras库搭建了单隐藏层的FFNN,使用SWell EX-96实验S5航次的垂直阵数据,比较了以传统匹配场处理(Matched Field Processing,MFP)为代表的模型驱动方法和以FFNN为代表的数据驱动方法的水下目标被动定位性能。结果表明,相同训练条件下,新的方案减少了特征长度,降低了模型的复杂度,但是没有影响网络定位性能。 展开更多

关键词 被动定位 垂直阵 MFP 数据驱动方法 FFNN

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矢量垂直阵时反被动定位技术研究

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作者 李士刚 刘甡 刘立伟 《指挥控制与仿真》 2018年第2期110-114,共5页

为改善声压垂直阵时反被动定位性能,优化水听器阵列结构,对矢量水听器垂直阵时反被动定位技术进行研究。在声压阵时反处理方法基础上,提出了三种矢量垂直阵时反被动定位方法;通过仿真比较了矢量垂直阵与声压垂直阵时反定位的性能,分析... 为改善声压垂直阵时反被动定位性能,优化水听器阵列结构,对矢量水听器垂直阵时反被动定位技术进行研究。在声压阵时反处理方法基础上,提出了三种矢量垂直阵时反被动定位方法;通过仿真比较了矢量垂直阵与声压垂直阵时反定位的性能,分析了信噪比、阵元个数、阵元间距等对矢量垂直阵时反被动定位算法性能的影响。仿真结果表明:当检测概率为0.8时,矢量垂直阵检测阈要优于声压垂直阵1d B-3d B,对2k Hz-4k Hz的宽带信号,按照间距2m的4元等间距矢量阵可取得较好的时反被动定位效果。 展开更多

关键词 矢量垂直阵 时间反转镜 定位概率 被动定位

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采用垂直短阵的水下小目标三维层析成像方法 被引量：5

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作者 曾赛 杜选民 +1 位作者 范威 张德泽 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1583-1590,共8页

针对水下无人航行器搭载合成孔径声呐在不同高度绕目标进行多圈层析测量存在耗时长和运动补偿困难的缺点,本文提出采用垂直短阵绕目标做圆周运动的水下三维层析成像方法。该方法通过垂直短阵在特定高度上绕目标进行一次圆周测量获得多... 针对水下无人航行器搭载合成孔径声呐在不同高度绕目标进行多圈层析测量存在耗时长和运动补偿困难的缺点,本文提出采用垂直短阵绕目标做圆周运动的水下三维层析成像方法。该方法通过垂直短阵在特定高度上绕目标进行一次圆周测量获得多圈层析数据,通过不同高度层析图像融合得到目标三维图像。仿真试验分析了该方法的三维成像性能,水池试验证明了该方法的有效性。采用垂直短阵的水下小目标三维层析成像方法提升了水下小目标三维成像效率,能够得到目标精确的三维图像,对于水下小目标的分类识别具有重要意义。 展开更多

关键词 水下小目标 垂直阵 圆合成孔径 主动成像 三维成像 层析 图像融合 试验验证

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808nm连续波2000W半导体激光器垂直叠阵 被引量：6

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作者 张恩涛 张彦鑫 +7 位作者 熊玲玲 王警卫 康利军 杨凯 吴迪 袁振邦 代华斌 刘兴胜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1075-1080,共6页

为了全面提高大功率半导体激光器的性能和功率,采用双面散热技术,优化了大功率半导体激光器垂直叠阵和单bar器件的热管理和热设计,使得808 nm单bar半导体激光器在连续波工作模式下的功率达到100 W;808 nm 20 bar垂直叠阵功率达到2 000 ... 为了全面提高大功率半导体激光器的性能和功率,采用双面散热技术,优化了大功率半导体激光器垂直叠阵和单bar器件的热管理和热设计,使得808 nm单bar半导体激光器在连续波工作模式下的功率达到100 W;808 nm 20 bar垂直叠阵功率达到2 000 W。对微通道液体制冷大功率半导体激光器叠阵和单bar半导体激光器器件的LIV特性、光谱特性、近场光斑、近场非线性效应、远场发散角、快慢轴准直后激光束的指向性做了测试和分析,并在连续波模式下对单bar 808 nm微通道液体制冷半导体激光器做了寿命测试及可靠性评估分析,结果显示器件的工作性能良好。该大功率半导体激光器垂直叠阵未来的应用前景广阔。 展开更多

关键词 高功率半导体激光器 垂直叠阵 微通道液体冷却 连续波

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柔性三元垂直线阵在水下目标被动定位中的应用 被引量：2

14

作者 彭鹏菲 刘忠 陈显尧 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期27-30,34,共5页

依据深海洋流状态的数值分析,论证了柔性垂直线阵所处的良好水文环境;通过研究影响定位精度的深度、盐度、温度等主要因素及其相互关系,分析了三元垂直线阵对水下目标的被动定位精度。提出了柔性三元垂直线阵在水下目标被动声定位中的... 依据深海洋流状态的数值分析,论证了柔性垂直线阵所处的良好水文环境;通过研究影响定位精度的深度、盐度、温度等主要因素及其相互关系,分析了三元垂直线阵对水下目标的被动定位精度。提出了柔性三元垂直线阵在水下目标被动声定位中的一种应用方法。数值仿真试验表明:在大深度条件下,采用柔性三元垂直线阵的被动声定位方法能够满足目标定位的基本要求,在水下声隐蔽探测技术领域中具有很好的实用前景。 展开更多

关键词 柔性三元垂直线阵 被动定位 声探测

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垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响 被引量：51

15

作者 刘家亮 王海燕 +1 位作者 姜喆 张颖峰 《鱼雷技术》 2010年第4期263-267,共5页

水声信道多径的复杂性使得被动时间反转镜(PTRM)技术成为一大研究热点。该文推导了多阵元PTRM原理表达式,在此基础上给出了PTRM阵处理获得空间增益的机理,首次从理论上分析了垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响,并通过计算机仿... 水声信道多径的复杂性使得被动时间反转镜(PTRM)技术成为一大研究热点。该文推导了多阵元PTRM原理表达式,在此基础上给出了PTRM阵处理获得空间增益的机理,首次从理论上分析了垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响,并通过计算机仿真验证了理论分析,结果表明,PTRM阵处理空间增益随着阵元数目的增加而得到提高;当阵元间距足够大时(大于半个波长,使噪声不相关),阵元间距对PTRM阵处理的空间增益没有明显影响,此时影响到通信质量的主要是信噪比。 展开更多

关键词 水声信道 多阵元 被动时间反转镜 垂直线列阵 空间增益

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浅海环境中垂直线列阵的空间增益分析 被引量：6

16

作者 杨坤德 孙超 《电声技术》 2007年第10期4-7,共4页

在平面波假设条件下,如果线列阵各阵元之间的噪声相互独立,则其空间增益可按简单公式计算。而在浅海环境中,由于到达垂直线列阵的声波并不满足平面波假设,其空间增益需要作出正确估计。提出了一种计算垂直阵空间增益的方法,并通过典型... 在平面波假设条件下,如果线列阵各阵元之间的噪声相互独立,则其空间增益可按简单公式计算。而在浅海环境中,由于到达垂直线列阵的声波并不满足平面波假设,其空间增益需要作出正确估计。提出了一种计算垂直阵空间增益的方法,并通过典型浅海环境下的仿真数据,分析了声源位置、阵元数量、基阵深度和信号频率等因素对空间增益的影响,得到了典型配置下的空间增益值,对水声系统的设计具有参考价值。 展开更多

关键词 空间增益 垂直线列阵 浅海 水声

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基于垂直线列阵的深海被动目标定深误差 被引量：1

17

作者 邢军 苗锦 +1 位作者 刘忠 彭鹏菲 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2010年第2期78-81,88,共5页

首先研究了在深海环境下,采用三阵元垂直线列阵水声探测系统进行被动目标定深的基本原理。然后分别从随机误差、阵元配置偏差和相干多途水声信道干扰的角度,对被动目标定深的误差源进行了理论分析,并推导了相关公式。通过仿真实验,总结... 首先研究了在深海环境下,采用三阵元垂直线列阵水声探测系统进行被动目标定深的基本原理。然后分别从随机误差、阵元配置偏差和相干多途水声信道干扰的角度,对被动目标定深的误差源进行了理论分析,并推导了相关公式。通过仿真实验,总结出各误差源对被动目标定深精度影响的规律,为进一步开展被动目标定深研究、提高被动目标定深精度奠定了基础。 展开更多

关键词 垂直线列阵 深海探测 被动目标定深 精度分析 目标识别

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基于垂直线列阵数据提取浅海波导声传播参数的模值追踪法 被引量：1

18

作者 胡银丰 葛辉良 《声学技术》 CSCD 2013年第1期1-6,共6页

垂直水听器线列阵接收的声数据或其互谱密度矩阵可以用来提取浅海波导声传播的简正波模深度函数、水平波数和海底参数。在实际应用中,布放在海洋中的垂直水听器线列阵不可避免地产生倾斜。计算机仿真结果表明,垂直阵的倾斜使提取参数误... 垂直水听器线列阵接收的声数据或其互谱密度矩阵可以用来提取浅海波导声传播的简正波模深度函数、水平波数和海底参数。在实际应用中,布放在海洋中的垂直水听器线列阵不可避免地产生倾斜。计算机仿真结果表明,垂直阵的倾斜使提取参数误差大幅增大。针对此问题,提出模值追踪法,构建模值追踪代价函数,对垂直水听器线列阵声数据互谱密度矩阵的本征矢量的模值进行逼近。仿真结果表明,模值追踪法可以有效消除基阵倾斜的影响。在仿真条件下,水平波数估计误差小于0.1%,海底相移估计误差在±1.1范围内。 展开更多

关键词 垂直线列阵 参数提取 浅海波导 模值追踪法

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基于垂直线阵无源定位的可观测性研究 被引量：1

19

作者 曲毅 刘忠 彭鹏菲 《舰船科学技术》 2009年第6期91-94,共4页

提出了一种基于垂直线阵的系统,给出了定位模型,并简要介绍了其定位原理。利用由时延间接引入的距离、高低角和观测得到的方位角信息,建立了三维坐标系下的状态方程和观测方程。仿真分析了基线长度和时延精度对定位精度的影响。利用非... 提出了一种基于垂直线阵的系统,给出了定位模型,并简要介绍了其定位原理。利用由时延间接引入的距离、高低角和观测得到的方位角信息,建立了三维坐标系下的状态方程和观测方程。仿真分析了基线长度和时延精度对定位精度的影响。利用非线性系统的可观测性定理分析了该系统,得出了系统可观测的条件。 展开更多

关键词 目标定位 垂直线阵 可观测性 精度分析

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浅海波导中垂直时反线阵聚焦研究 被引量：1

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作者 陈羽 杨鹏飞 +1 位作者 王伟 倪明 《声学技术》 CSCD 2011年第1期41-45,共5页

在浅海波导中,垂直阵可以跨越整个波导,并能对大多数简正波模态进行精确采样。在给定声源及海洋环境信息的条件下,通过MOATL简正波模型仿真计算出到达垂直时反阵位置处的波形,即垂直时反阵的接收信号,将接收信号时间上取反,通过以KRAKE... 在浅海波导中,垂直阵可以跨越整个波导,并能对大多数简正波模态进行精确采样。在给定声源及海洋环境信息的条件下,通过MOATL简正波模型仿真计算出到达垂直时反阵位置处的波形,即垂直时反阵的接收信号,将接收信号时间上取反,通过以KRAKEN简正波模型计算得出的返回声信道,在声源处取得了较好的聚焦效果。并分析了垂直阵基元数、基元间隔以及发射信号频宽的变化对时反聚焦效果造成的影响。得出适当增大基元数、基元间隔以及发射信号频宽能改善时反聚焦效果的结论。 展开更多

关键词 垂直阵 简正波 时间反转

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